Contrôle du processus de spécialisation des cellules par le cycle cellulaire

Dans ce travail, j'ai utilisé les trichomes (poils foliaires) d'Arabidopsis comme modèle pour étudier la différenciation cellulaire et l'endoréplication. Mon travail a révélé que les cycles d’endoréplication chez Arabidopsis étaient contrôlés par les protéines inhibitrices CYCLIN DEPENDENT KINASE (CDK), elles-mêmes contrôlées par dégradation via l'action de complexes SKP-CULLIN-F-BOX (SCF). Ceci crée vraisemblablement des niveaux variables d'activité de CDK, qui sont nécessaires pour la progression répétée au travers des phases de synthèse d'ADN dans les cellules entrées en endoréplication. Cependant, la sur-expression des inhibiteurs des CDK ne bloque pas seulement l'endoréplication mais résulte aussi dans la dédifférenciation des cellules précurseurs des trichomes. Des résultats similaires ont été obtenus en utilisant des allèles faibles de perte de fonction pour CDKA;1, la principale CDK chez Arabidopsis, laissant émerger la notion que l'endoréplication est nécessaire à la maintenance du devenir des cellules. De manière surprenante, la dédifférenciation peut être au moins partiellement réprimée quand RBR1, l'homologue chez Arabidopsis de la protéine animale suppresseur de tumeur RETINOBLASTOMA (Rb), est mutée de manière concomitante. De même, une mutation de la methyltransferase CURLY LEAF, composante du complexe PRC2, rétablit le défaut de maintenance des trichomes chez les mutants faibles pour CDKA;1. Pris dans leur ensemble, ces résultats suggèrent que le complexe PRC2 et la protéine RBR1 établissent, au niveau tissulaire, un seuil pour la différenciation cellulaire au cours du développement de l'épiderme chez Arabidopsis.Cell differentiation is often linked with a switch from a mitotic to an endoreplication cycle, in which cells re-replicate their DNA without cell division. The molecular regulation of endoreplication and its biological fonction are only poorly understood. Here, I have used trichomes (leaf hairs) of Arabidopsis as a model to study cell differentiation and endoreplication. My work revealed that endoreplication cycles in Arabidopsis are controlled by cyclin dependent kinase (CDK) inhibitor proteins, which in turn are subject to protein degradation mediated by the action of SKP-CULLIN-F-BOX (SCF) complexes. This presumably creates oscillating levels of CDK activity, which are needed for repeated progression through DNA synthesis phases in endoreplicating cells. However, overexpression of CDK inhibitors did not only block endoreplication but also resulted in the dedifferentiation of trichome precursor cells. Similar observations were made with weak- loss-of-function alleles for the major CDK in Arabidopsis, CDKA;1, giving rise to the notion that endoreplication is required for cell fate maintenance. Trichome dedifferentiation was enhanced when trichome fate regulators were mutated. Surprisingly, the dedifferentiation could be at least partially repressed when RBR1, the Arabidopsis homolog of the animal tumor suppressor protein Retinoblastoma (Rb), was concomitantly mutated. Similarly, a mutation in PRCZ-methyltransfcrase CURLY LEAF (CLF) rescued the trichome maintenance defect of weak CDKA;1 mutants. Taken together, this suggests that PRC2 and RBR1 set a dynamic tissue threshold for cell differentiation during epidermis development in Arabidopsis